Un medidor de flujo es un dispositivo para medir el caudal volumétrico o másico de una sustancia, que incluye gas natural, combustible, gases agresivos, productos de separación de aire. El cálculo de los volúmenes de flujo en empresas industriales o en el hogar puede realizarse sin la participación de especialistas.
A continuación, describiremos cómo y en qué gas se mide, daremos una descripción de los dispositivos que se usan para este propósito y también consideraremos los principales métodos para determinar el flujo de gas.
Método directo de medición del consumo de gas.
El volumen de gas se calcula en metros cúbicos; con menos frecuencia, se utilizan otras unidades de masa, como toneladas o kilogramos, generalmente para gases de proceso.
El método directo es el único método que proporciona una medición directa del volumen de gas que pasa a través.
Las debilidades de los dispositivos que calculan el caudal volumétrico o másico de una sustancia incluyen:
- Rendimiento limitado de medidores de flujo en un entorno de gas contaminado.
- Hay una alta probabilidad de falla debido al bloqueo parcial del flujo o choque neumático.
- Alto costo de los contadores rotativos en comparación con otros dispositivos.
- Grandes dimensiones de dispositivos.
Numerosas ventajas de este método se superponen a las desventajas enumeradas, por lo que también obtuvo la mayor distribución según el número de contadores instalados.
Con un medidor de flujo, puede calcular el volumen o la masa de una sustancia por unidad de tiempo. La instalación en una sección inclinada de la tubería reducirá el error de medición
Entre ellos se encuentra una medición directa del volumen de gas, la ausencia de una dependencia de las distorsiones del gráfico de velocidad de flujo, tanto en la entrada como en la salida, lo que hace posible reducir el CCG. El ancho del rango es de hasta 1: 100. Para este propósito, se utilizan dispositivos rotativos y de membrana. Se pueden usar en habitaciones con calderas instaladas de tipo pulso.
Métodos de medición indirecta
Estos métodos incluyen el cálculo, por ejemplo, de la velocidad de flujo de una sustancia a través de un área transversal dada. Para obtener los resultados más precisos, es necesario igualar la velocidad del gas.
Medición de flujo de gas a presión diferencial
Uno de los métodos de flujo de gas más comunes y estudiados, basado en el uso de un dispositivo de constricción, tiene varias ventajas, incluida la simplicidad del mecanismo del transductor de flujo, cuya acción está dirigida a medir la caída de presión de una sustancia que fluye a través de una constricción local en una tubería de gas. Para realizar los cálculos, no se requieren medidores de flujo.
A pesar de la disponibilidad de una base científica y técnica completa, este método de medición tiene varios inconvenientes importantes: un pequeño rango de medición, que incluso teniendo en cuenta los sensores de presión de múltiples límites, no supera el valor 1:10.
Los dispositivos de reducción estándar se fabrican con tecnología especial, con altos requisitos de aspereza. Su uso está permitido exclusivamente en tuberías lisas.
Las resistencias hidráulicas en las tuberías de gas aumentan la sensibilidad al gráfico de los cambios en las velocidades promedio a lo largo de la profundidad o el ancho del flujo en la entrada al diafragma. La longitud de las secciones rectas frente a los dispositivos de estrechamiento debe ser de al menos 10 diámetros de la estructura de la tubería.
Método de costeo rápido
Los convertidores de turbina se utilizan para este método.Estos dispositivos tienen varias ventajas, que incluyen pequeñas dimensiones y peso, un precio asequible en su categoría.
Estos dispositivos no son sensibles a los golpes neumáticos. El rango de valores de medición de flujo es de hasta 1:30, que excede significativamente el mismo indicador para dispositivos de estrechamiento.
Se puede usar un transductor de flujo de turbina en un entorno a una temperatura de menos 200 a +200 ° C, si el dispositivo está instalado para líquidos criogénicos monofásicos y no agresivos. Para fluidos agresivos, el indicador será de menos 60 a +50 ° C
Las desventajas incluyen sensibilidad, aunque insignificante, a las distorsiones de flujo en la entrada y salida del dispositivo, y la desviación de los resultados de medición de los flujos de gas pulsante. A bajo costo, en el rango de 8 a 10 m.3/ h, los medidores de flujo no funcionan.
Método de medición ultrasónica
La popularidad de los caudalímetros acústicos que miden la cantidad de gas., especialmente en contabilidad comercial, se ha incrementado con el desarrollo de la microelectrónica. En los medidores de flujo acústicos no hay partes móviles, así como partes que sobresalen en la corriente, lo que aumenta significativamente su confiabilidad.
La medición se lleva a cabo en una amplia gama de valores debido a la capacidad del dispositivo para funcionar durante mucho tiempo desde la fuente de alimentación incorporada. Los dispositivos domésticos no cumplen con todos los requisitos necesarios, ya que para evitar la influencia de las distorsiones del flujo de gas en los resultados del cálculo, es necesario utilizar exclusivamente medidores de flujo ultrasónico de haces múltiples.
Clasificación de los caudalímetros según el principio de acción.
Los medidores de flujo difieren de varias maneras, incluida la presión, el tipo de gas utilizado y las condiciones de temperatura. Elija un dispositivo según las condiciones de uso, así como las tareas.
Los instrumentos de medición consisten en partes como un transductor responsable de la caída de presión, el elemento de conexión y el manómetro.
Tipo # 1 - Medidores de flujo del generador de inyección de tinta
Un medidor de flujo de este tipo, también diseñado para medir el flujo de gas natural, tiene varias características distintivas. El dispositivo está cubierto por retroalimentaciones negativas, la frecuencia de las conexiones del chorro depende del flujo de gas.
Los contadores emitidos sobre la base de medidores de flujo de chorro se utilizan para la contabilidad comercial sin un examen preliminar.
1 - elemento de inyección de tinta; 2 y 3 - convertidores; 4 - dispositivo de extracción de señal; 5 - boquilla de poder; 6 - una cámara de trabajo; 7 y 8 - paredes de la cámara de trabajo; 9 - separador; 10 y 11 - boquillas de control; 12 y 13 - canales de recepción; 14 y 15 - canales de drenaje; 16 y 17 - canales de retroalimentación; 18 - expansión de la tobera eléctrica; 19 - repisa en la boquilla de poder
El medidor de flujo de tipo autogenerador de chorro es propenso a la obstrucción, entre sus desventajas también está la inestabilidad de la tasa de conversión.
Estos dispositivos tienen desventajas similares con los dispositivos vortex:
- Dependencia de la distorsión del gráfico de velocidad, siempre que se use junto con instrumentos de estrechamiento;
- las pérdidas masivas de presión son irreversibles;
- la parte principal del medidor de flujo tiene enormes dimensiones;
- Volatilidad significativa de la tasa de conversión.
Las ventajas de un medidor de flujo autogenerado no difieren de un dispositivo de vórtice, con la excepción de la capacidad de trabajar con gases contaminados. Estos medidores de flujo no han encontrado una amplia aplicación práctica en la contabilidad comercial.
Tipo # 2 - Medidores de flujo de vórtice
Hay varios puntos fuertes de los dispositivos, incluida la precisión de las mediciones, la falta de sensibilidad a la suciedad y los golpes neumáticos, la facilidad de operación, el dispositivo también carece de piezas móviles.
Los dispositivos soportan las condiciones externas más difíciles, la precisión de los indicadores está garantizada a una temperatura ambiente de hasta 500 grados Celsius, el nivel de presión máximo es de 30 MPa
También se conocen desventajas significativas de usar este tipo de medidores de flujo: mayor sensibilidad a las vibraciones mecánicas, reducción de la presión. El diámetro de las tuberías debe estar en el rango de 15-30 cm.
Tipo # 3 - Medidores de flujo ultrasónicos
El dispositivo, también conocido como acústico, tiene varias ventajas innegables:
- falta de resistencia hidráulica;
- no hay partes móviles en el dispositivo, lo que mejora su confiabilidad;
- aumento de la fuerza del mecanismo;
- acción rapida.
Un medidor de flujo de este tipo se basa en determinar la diferencia en el tiempo de viaje de la señal.
El funcionamiento de los medidores de flujo ultrasónicos es independiente de la temperatura, la presión ambiental, la viscosidad y la conductividad eléctrica, lo que garantiza la precisión de los datos.
Los sensores ultrasónicos, ubicados diagonalmente uno respecto al otro, sirven como receptor y emisor. El uso de varios canales compensa la deformación del perfil de flujo.
Tipo # 4 - Medidores de flujo de tambor
Esta categoría de dispositivos se utiliza, por regla general, para la investigación de laboratorio. La presión que surge durante la rotación del tambor conduce al llenado de la sección con gas y su posterior vaciado.
Para la operación completa de los mecanismos de conteo de tambores (sin un generador de impulsos), no se necesita una fuente de energía constante, lo cual es su ventaja indiscutible.
El número de revoluciones del tambor es proporcional a las unidades cúbicas de gas, el indicador se transmite al dial del diseño de conteo. Los medidores de flujo de tambor tienen una alta precisión de medición.
Tipo # 5 - Dispositivos de levitación
La parte móvil del dispositivo tacómetro gira en los cojinetes, la velocidad es igual al flujo volumétrico de gas. La conversión de la velocidad del movimiento circular en una señal eléctrica se lleva a cabo utilizando un convertidor secundario, los resultados se reflejan en el indicador.
Los dispositivos de medición de levitación funcionan en condiciones de -30 a +50 grados Celsius, el error de los valores está en el rango de ± 1.5%
Los dispositivos de levitación tienen demanda en la medición comercial del consumo de gas natural, tanto para fines domésticos como comunales.
Tipo # 6 - Contadores de membrana
En la segunda mitad del siglo XIX en Inglaterra se otorgó una patente para la fabricación de uno de los dispositivos de medición más comunes para la medición de gas.
El principio de funcionamiento de un medidor de flujo mecánico se basa en un cambio en la posición de las membranas de la cámara móvil en el momento de la entrada de gas. Se realiza un movimiento alternativo durante la entrada y la salida de la sustancia.
Un medidor de flujo de gas tipo membrana puede constar de 2 o 4 cámaras, dependiendo de los volúmenes de la sustancia medida y el diseño
El dispositivo de conteo impulsa el sistema de engranajes y las palancas. Los mecanismos tienen una amplia gama de valores para mediciones, hasta 1: 100.
Tipo # 7 - Aparatos rotativos
En el dispositivo de tipo mecánico, dos rotores están ubicados en la cámara de medición, que comienzan a moverse bajo la presión de la sustancia. Las piezas giratorias están ubicadas en ángulo recto entre sí, su ubicación inicial se fija mediante ruedas sincronizadoras.
La cantidad de gas es proporcional al número de revoluciones de los rotores. Con la ayuda de un acoplamiento magnético y una caja de engranajes, la rotación del rotor se transmite a un dispositivo de conteo responsable de la acumulación del volumen de la sustancia pasada.
El medidor de flujo rotativo tiene una gran capacidad, se utiliza en servicios públicos, volúmenes medianos y pequeños de consumo de gas.
Las principales ventajas de los medidores de flujo rotativos incluyen alta precisión de medición, compacidad del dispositivo, una amplia gama de mediciones de flujo. Entre las desventajas están el ruido del mecanismo, su alto costo, la sensibilidad a factores externos, incluida la contaminación.
Tipo # 8 - Medidores de flujo de turbina
El dispositivo de tipo mecánico tiene la forma de un segmento de tubería, una turbina con un eje y cojinetes móviles se coloca dentro del medidor de flujo. El dispositivo de potencia se mueve debido a que la sustancia pasa a través de la cámara de medición.
La velocidad del mecanismo es igual al caudal y al flujo de gas. El volumen acumulado se refleja en el mecanismo de conteo, la transferencia se realiza mecánicamente utilizando una caja de cambios, sistema de engranajes.
El medidor de turbina solo puede usarse con propulsores limpios: gas, líquido o vapor en suspensión, siempre que no contengan partículas sólidas
Además de lo anterior, hay otros dispositivos, pero se utilizan, por regla general, en la investigación científica. En el ámbito comercial, prácticamente no están involucrados.
También le recomendamos que lea nuestro otro artículo, donde hablamos en detalle sobre cómo elegir un medidor de gas para el hogar. Más detalles: siga el enlace.
Dispositivos para medir la cantidad de gas.
Los dispositivos para medir el flujo de gas según el método de cálculo se dividen en varias categorías. Los de alta velocidad se utilizan para determinar el número de volumen del medio en estudio. Estos dispositivos no tienen cámaras de medición. La parte sensible es una turbina (tangencial o axial), que conduce a la rotación del flujo de materia.
Los medidores volumétricos dependen menos del tipo de producto. Sus desventajas incluyen la complejidad del diseño, el alto precio y las impresionantes dimensiones. El dispositivo consta de varias cámaras de medición, tiene un diseño más complejo. Este tipo de dispositivos se divide en varios tipos: pistón, cuchilla, engranaje.
Se conoce otra clasificación de medidores de cantidad de gas, que incluye tres tipos de dispositivos: rotativo, de tambor y de válvula.
Los medidores rotativos tienen un alto rendimiento. Su acción se basa en el cálculo del número de revoluciones de las cuchillas dentro del dispositivo, el indicador corresponde al volumen de gas. Sus principales ventajas incluyen durabilidad, independencia de la electricidad y mayor resistencia a sobrecargas a corto plazo.
Los medidores de gas de tipo tambor funcionan según el principio de desplazamiento. Los indicadores de corrección como la temperatura, la composición del gas y el nivel de humedad no se tienen en cuenta.
Los contadores de tambor consisten en una carcasa, un mecanismo de conteo y un tambor con cámaras de medición. El principio de funcionamiento del dispositivo para medir el consumo de gas es determinar el número de revoluciones del tambor, que gira debido a la diferencia de presión. A pesar de la precisión de los cálculos, este tipo de dispositivo no ha encontrado una amplia aplicación debido a su tamaño voluminoso.
El principio de funcionamiento de este último tipo de contadores, conocidos como contadores de válvula, se basa en el movimiento de la partición móvil, que se ve afectada por la diferencia de presión de la sustancia. El dispositivo consta de varias partes: un mecanismo de conteo y distribución de gas, así como una carcasa. Tiene grandes dimensiones, por lo tanto, se utiliza principalmente en la vida cotidiana.
Hablaremos sobre cómo funcionan los medidores de flujo de gas vórtice en el siguiente video:
La medición del flujo de gas es una de las tareas clave en la producción. Una gran cantidad de dispositivos con varios diseños y principios operativos están disponibles en el mercado de medidores de flujo, que también son adecuados para las necesidades domésticas. Con su ayuda, puede determinar casi cualquier cantidad de líquido o gas, sin la necesidad de una instalación especial de modelo de calibración.
Puede complementar nuestro material con información interesante sobre el tema del artículo, hacer preguntas de interés o participar en la discusión. Deja tus comentarios en el cuadro de abajo.